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以硅通孔为核心的三维系统集成技术及应用

成果编号:25327
价格:面议
完成单位:江苏省产业技术研究院半导体所
单位类别:其他院所
完成时间:2017年
成熟程度:小批量生产阶段
服务产业领域: 电子信息
发布人:江苏省产业技术研究院国合部 离线
项目以硅通孔技术为突破口,开发了基于TSV转接板的三维集成成套技术、基于后通孔集成技术(via-last TSV)的三维集成成套技术和晶圆级高密度微凸点和倒装芯片封装成套技术,构建了较为完整的三维系统集成封装技术体系在集成电路封装领域的关键共性技术取得了突破。项目基于核心技术发表多篇论文并获国内外一系列专利授权,以10项主要知识产权为基础形成了自主知识产权布局。 项目开创了科研院所开发核心技术、孵化公司进行二次开发、联合一线生产企业量产化的“产学研”发展新模式,提高了国内封测企业技术水平。同时以成套技术解决方案为牵引,带动先进封装核心设备、关键材料的国产化。体现了对国内封测行业整体示范、引领、辐射、带动功能,全面服务于国家创新发展战略。该项目成果为国内外知名企业、研究单位进行了数百项技术服务,并获得了大规模应用。典型产品涉及移动通讯、大数据传输、物联网、消费类电子以及重大物理科学装置等众多领域,创造了较为可观的经济效益和显著的社会效益。其中,该项目技术成果在 ViVo X21 屏下指纹产品、华为Mate9、P10 指纹模组、格科图像传感器和比特大陆的 S9、S15 产品中典型应用。自 2016 年至 2018 年,该项目产生直接经济效益25.57亿元,间接经济效益达28.23亿元。
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成果介绍

科技计划: 国家级:国家科技重大专项(02专项)
成果形式:新技术
合作方式:技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务
参与活动: 2020年高校院所走进镇江高新区暨船舶海工产业产学研合作对接活动 2020年高校院所服务苏北五市产学研合作对接活动
专利情况: 正在申请 ,其中:发明专利 177
已授权专利,其中:发明专利 27
专利号:
ZL201310317725.9
ZL201310456142.4
成果简介
综合介绍
项目以硅通孔技术为突破口,开发了基于TSV转接板的三维集成成套技术、基于后通孔集成技术(via-last TSV)的三维集成成套技术和晶圆级高密度微凸点和倒装芯片封装成套技术,构建了较为完整的三维系统集成封装技术体系在集成电路封装领域的关键共性技术取得了突破。项目基于核心技术发表多篇论文并获国内外一系列专利授权,以10项主要知识产权为基础形成了自主知识产权布局。 项目开创了科研院所开发核心技术、孵化公司进行二次开发、联合一线生产企业量产化的“产学研”发展新模式,提高了国内封测企业技术水平。同时以成套技术解决方案为牵引,带动先进封装核心设备、关键材料的国产化。体现了对国内封测行业整体示范、引领、辐射、带动功能,全面服务于国家创新发展战略。该项目成果为国内外知名企业、研究单位进行了数百项技术服务,并获得了大规模应用。典型产品涉及移动通讯、大数据传输、物联网、消费类电子以及重大物理科学装置等众多领域,创造了较为可观的经济效益和显著的社会效益。其中,该项目技术成果在 ViVo X21 屏下指纹产品、华为Mate9、P10 指纹模组、格科图像传感器和比特大陆的 S9、S15 产品中典型应用。自 2016 年至 2018 年,该项目产生直接经济效益25.57亿元,间接经济效益达28.23亿元。
创新要点
1)开发了孔径10μm,深宽比为10:1的12吋硅通孔转接板成套技术,并基于转接板实现了多芯片的3D封装集成。 2)为解决传感器和微机电系统(MEMS)芯片封装小型化、异质集成的难题,开发了新型后通孔硅通孔集成技术(via-last TSV)成套工艺。 3)围绕三维封装中微凸点及其倒装互连工艺,发明了超细节距、高可靠微凸点和相应倒装技术。
技术指标
1)开发了孔径10μm,深宽比为10:1的12吋硅通孔转接板成套技术,并基于转接板实现了多芯片的3D封装集成。针对互连延时和系统损耗大的问题,发明了一种以双面工艺制造高深宽比、超高深宽比硅通孔转接板的基本结构与方法;自主研发了时序能激气穴震荡新型清洗深孔清洗技术,效率提高20[%];开发了干、湿结合的复合型硅通孔背面蚀露工艺,工艺成本降低50[%]。 2)为解决传感器和微机电系统(MEMS)芯片封装小型化、异质集成的难题,开发了新型后通孔硅通孔集成技术(via-last TSV)成套工艺。发明了介质层干法刻蚀工艺,解决了常规方法的焊盘损伤与失效问题;开发了via-last直孔硅通孔工艺及低翘曲薄型晶圆级硅通孔技术,硅通孔深宽比可达6:1,集成密度提高50[%],互连寄生参数降低20[%],相关指纹芯片产品指纹解锁时间降至0.12秒。3)围绕三维封装中微凸点及其倒装互连工艺,克服传统工艺中多发缺陷、一致性差和可靠性低的弱点,通过研究微凸点铜锡界面互扩散反应、金属间化合物(IMC)生长与控制机理,发明了超细节距、高可靠微凸点和相应倒装技术。有效解决了16纳米芯片多孔low K材料在工艺中芯片-封装交互影响(CPI)带来的可靠性问题,实现高性能倒装互连。微凸点尺寸最小间距/直径为10μm /5μm,凸点底部侧向钻蚀小于0.5μm,芯片互连凸点数大于5万个。
其他说明
本成果曾获2017年中国电子学会科学技术奖技术发明类二等奖、2018年北京市科学技术奖技术开发类二等奖。
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